API 设计的艺术：使用 Node.js 创建有效的 RESTful API

在 Web 开发的动态世界中，可扩展且高效的应用程序必须建立在 API 设计的坚实基础上。随着对 RESTful API 的需求不断增加，Node.js 现已成为构建高性能、事件驱动的 API 来服务大量并发请求的强大力量。以下部分实际上深入研究了使用 Node.js 进行有效 API 设计的原则，这对开发人员有很大的帮助和相关性，特别是对于那些在海得拉巴学习 Java 开发课程的人。

目录

了解 RESTful API 设计
选择正确的 HTTP 方法
2.1 获取、发布、放置、修补和删除
2.2 将HTTP方法与CRUD操作相匹配
设计直观的 API 端点
3.1 端点的命名约定
3.2 对 API 进行版本控制
处理请求和响应
4.1 解析请求数据
4.2 发送适当的响应
实现身份验证和授权
5.1 基本身份验证
5.2 使用 JWT 基于令牌的身份验证
错误处理和日志记录
6.1 返回有意义的错误消息
6.2 调试日志
7.1 使用 Swagger 和 Postman
7.2 维护实时文档
测试您的 API
8.1 使用 Mocha 和 Chai 进行单元测试
8.2 使用 Supertest 进行集成测试
部署您的 API
9.1 云端 Node.js API
9.2 集群和负载平衡：扩展您的 API
良好 API 设计的最佳实践

了解 RESTful API 设计

RESTful API 设计是指创建 Web 服务时的一组准则和约束。 REST API 是使用 HTTP 方法的网络服务，可针对 URI 标识的资源进行操作，以执行标准 CRUD 操作。这样，无论谁实现这些原则，都可以得到可扩展、可维护且易于理解的 API。

由于其事件驱动架构和非阻塞 I/O，Node.js 是构建 RESTful API 的完美选择之一。能够同时处理大量连接并提供包含库和框架的庞大生态系统是该技术在开发人员中非常受欢迎的原因。

在 HTTP 中选择正确的方法

获取、发布、放置、修补、删除
HTTP 方法是 RESTful API 设计的基石，根据请求的目的一致应用，如下所示： GET：用于读取资源或其表示； POST：用于创建新资源或将数据发布到服务器； PUT：用于对现有资源进行更新； PATCH：对现有资源进行部分更新； DELETE：删除资源。这些方法中的每一种都被一致地应用。这是为了使客户端能够以可预测且直观的方式使用 API。

将 HTTP 方法与 CRUD 操作相匹配

为了确保可读性和一致性，必须将 HTTP 方法与其对应的 C-R-U-D 操作相匹配：
获取：阅读
发布：创建
PUT：更新 - 替换
补丁：更新 - 部分
删除：删除

将您的 API 操作与正确的 HTTP 方法结合起来将产生一个非常用户友好且直观的 API，使其易于理解和使用。
设计直观的 API 端点
命名约定
API 端点应遵循一致、清晰的设计。使用与名词一致的名称，这将清楚地标识正在访问的资源。例如，这可能如下所示：/users 表示用户集合，/users/:id 表示单个用户。避免使用动词命名端点，因为通过

HTTP方法，很清楚正在执行什么操作。集合将使用名词的复数形式和单数

来命名

表示单个资源时的名词形式。

您需要对此 API 进行版本控制，以便在您改进 API 时，早期版本会继续运行并且不会因更改而中断。确保使用非常一致的版本控制方案来指示 API 的版本，例如 /v1/users、/api/v1/users，...
在进行重大更改时，引入新版本的 API 并贬值旧版本。这样，客户可以按照自己的节奏迁移到新版本，而旧版本仍将保持功能。

处理请求和响应

解析请求数据

始终解析和验证传入数据以确认其在 API 中的适用性。正文解析中间件有助于解析 JSON 格式的传入请求正文。  
使用 Joi 或验证器等库根据 API 架构和业务规则验证传入数据。这减少了潜在的错误并确保数据完整性。
 
返回适当的回复

确保您的响应返回适当的 HTTP 状态代码来指示请求的结果，例如：200 OK 表示 GET 请求成功，201 Created 表示成功的 POST 请求，204 No Content 表示成功的 DELETE 请求。
以 JSON 形式返回数据，并与 API 中的响应结构保持一致。添加有关分页信息或错误消息的附加元数据，为客户端提供上下文。

实现身份验证和授权

基本身份验证

基本身份验证是使用用户名和密码对客户端进行身份验证的最简单方法。它很容易安装，但不适合生产使用，因为它不包含任何安全功能。使用 JWT 基于令牌的身份验证
JSON Web 令牌比基本身份验证更安全且可扩展。 JWT通过发布包含用户信息和权限的签名令牌来实现客户端的身份验证和授权。
当客户端使用您的 API 进行身份验证时，返回 JWT；后者将在后续请求中包含此令牌。在服务器端，验证token的签名，以了解其是否有效或已被篡改。

错误处理和日志记录

一定要返回有意义的错误消息

如果出现任何错误，它应该向客户端返回一条有意义的错误消息，其中包含足够的信息用于诊断和解决问题。为错误类型设置正确的 HTTP 状态代码：客户端错误为 400 Bad Request，服务器端错误为 500 Internal Server Error。
包含每条相关错误信息：例如，错误代码、消息以及响应正文可能包含的任何其他上下文。包含此类信息可能会帮助客户识别出了什么问题以及如何修复它。

用于调试和监控的日志记录

在应用程序中设置良好的日志记录机制，以记录执行过程中的错误、警告和重要事件。使用好的日志库，如 morgan 或 Winston，来记录请求/响应/错误。
将日志保存在一个位置（文件或日志记录服务），以便于调试和监控。然后，设置日志级别来处理重要消息并忽略多余的噪音。

记录您的 API

使用 Swagger 和 Postman 等工具

为 API 制作完整的文档，以便所有遇到它的用户都知道如何使用它。使用 Swagger 和 Postman 等工具的自动化交互式文档为您提供端点、请求、响应示例，甚至有关如何进行身份验证的详细信息。保持文档更新并遵循 API 中所做的更改，以确保客户端拥有有关端点及其使用情况的有效信息。
定期更新 API 文档以跟上 API 的更改或添加也很重要。可以为每个新功能或编辑的增强功能启动文档更新过程。

您甚至可以为您的文档设计一个版本控制系统。这意味着您的客户将能够根据其 API 版本查看文档的版本。
测试您的 API
使用 Mocha 和 Chai 进行单元测试
使用单元测试来测试 API，以验证单个组件是否按预期工作。您可以使用 Mocha 和 Chai 等测试框架编写和运行测试。
为所有端点编写测试，确保针对不同的输入场景返回正确的响应。检查边缘情况和错误条件，以确保您的 API 能够妥善处理它们。
使用 Supertest 进行集成测试
编写集成测试来确保 API 的所有部分协调工作也同样重要。 Supertest 是一个优秀的库，用于向 API 发送 HTTP 请求并测试响应。

典型的用例场景应该有测试。创建用户、登录或更新配置文件都应该是测试套件的一部分。通过这种方式，您将确信您的端点能够良好地相互协作，并且所有一切作为一个整体都能够正常运行。

部署您的 API

如何托管 Node.js API

根据您的需求和您有多少钱，您可以在托管 Node.js API 时使用以下其中一种：PaaS 或平台即服务：这包括 Heroku、DigitalOcean 和 AWS Elastic豆茎。所有这些服务都提供了一个托管环境来部署 API。 IaaS（即基础设施即服务）涉及 AWS EC2、Google Compute Engine 和 DigitalOcean Droplets 等服务，可让您在虚拟机上部署 API。
将通过 AWS Lambda、Google Cloud Functions 和 Azure Functions 等服务提供无服务器敏捷性，从而促进 API 部署。
一方面考虑您的所有 API 需求和要求，另一方面考虑团队专业知识和资源之间的最佳匹配，然后选择合适的托管选项。

通过集群和负载均衡扩展您的 API

随着您的 API 越来越受欢迎和使用，扩展性成为一个热切关注的问题。使用 Node.js 中内置的集群模块，创建多个可以并发处理传入请求的工作进程。
为传入请求实现负载平衡，将调用分发到 API 的多个实例。负载均衡器可以使用 Nginx 和 HAProxy 来完成。

API 设计的最佳实践

遵循以下最佳实践，使用 Node.js 开发一组有效的 RESTful API：

构建一个简单且一致的 API。这意味着使用非常具有描述性并遵循一致的命名约定的端点名称。

确保使用正确的 HTTP 方法。如果您确保 HTTP 方法映射到其相应的 CRUD 操作，您可以使您的 API 直观且易于其他人使用。
输入验证和清理：在将传入数据放入 API 之前对其进行验证和清理。
优雅地处理错误：使用适当的 HTTP 状态代码以有意义的错误消息响应进行响应，并记录这些错误以进行调试和监控。

实现身份验证和授权。使用安全身份验证方法（例如 JWT）并实施授权来规范 API 任何资源的访问控制。
记录您的 API：提供全面的文档，其中包含端点的描述、请求和响应的示例以及身份验证详细信息。
测试您的 API：经过测试的 API 一定能按预期工作，同时捕获开发过程早期发生的任何回归。您可以通过单元测试和集成测试来做到这一点。
监控您的脚本：可观察性是了解 API 中的性能、使用情况和错误的关键，可以最终快速解决问题。

通过这样做，编写一个有效的、可扩展的、可维护的 RESTful API，以满足您的客户和用户的需求。

总结

希望对现代 Web 应用程序进行有效编程的开发人员必须学习如何使用 Node.js 最好地设计 API。了解指导 RESTful API 设计的原则以及 Node.js 的强大功能，使开发人员能够创建高度可扩展、可维护且用户友好的 API。

对于在海得拉巴寻找 Java 开发课程的学生来说，这是他们可以追求的非常重要的技能之一，这为大量的职业选择打开了大门。鉴于市场对熟练 Node.js 开发人员的需求不断增加，设计和有效开发 RESTful API 的能力将成为就业市场的关键差异化因素。

通过拥抱 API 设计的工艺和艺术并不断练习以达到精通，开发人员可以带来创造性的解决方案，继续挑战网络的极限。在技​​术从日出到日落的变化中，使用 Node.js 进行正确的 API 设计将在未来的可扩展和响应式应用程序开发中发挥巨大的基础作用。

以上是API 设计的艺术：使用 Node.js 创建有效的 RESTful API的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！